DE102012102559B4

DE102012102559B4 - Vorrichtung zur Einschätzung eines Kraftstoffzustandes

Info

Publication number: DE102012102559B4
Application number: DE102012102559.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Nonoyama; Naoyuki Yamada
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: DE102012102559B8; US20120253639A1; CN102733980B; JP2012215157A; US9157389B2; JP5394432B2; DE102012102559A1; CN102733980A

Abstract

Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet wird, mit: einem Injektor (10), der für eine Verbrennung in einer internen Verbrennungsmaschine einen Kraftstoff einspritzt; einem Druckakkumulationsbehälter (42), der einen unter Druck gesetzten Kraftstoff enthält und den Injektor mit dem unter Druck gesetzten Kraftstoff versorgt; einem Kraftstoffdrucksensor (22), der konfiguriert ist, um in einem Abzweigungskanal (15), der von einem Hauptkanal (11a, 42b), der sich zwischen einem Auslass (42a) des Druckakkumulationsbehälters und einem Düsenloch (1lb) des Injektors erstreckt, abgezweigt ist, einen Kraftstoffdruck zu erfassen; und einem Kraftstofftemperatursensor (23), der konfiguriert ist, um in dem Abzweigungskanal eine Abzweigungskraftstofftemperatur (TS) zu erfassen, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Hauptextraktionsabschnitt (51), der konfiguriert ist, um eine Hauptsignalverlaufskomponente (WL) aus einem Drucksignalverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, zu extrahieren, wobei die Hauptsignalverlaufskomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet, verursacht ist; einen Abzweigungsextraktionsabschnitt (52), der konfiguriert ist, um eine Abzweigungssignalverlaufskomponente (WS) aus dem Drucksignalverlauf zu extrahieren, wobei die Abzweigungssignalverlaufskomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet, verursacht ist; einen Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (52a), der konfiguriert ist, um eine Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), die eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet, ist, basierend auf der Abzweigungssignalverlaufskomponente zu berechnen; ...

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustandes, wie z. B. einer Temperatur eines Kraftstoffs und einer Eigenschaft eines Kraftstoffs, der von einem Injektor einzuspritzen ist.
Die Dokumente 1 bis 5 offenbaren alle eine Vorrichtung, die einen Kraftstoffdruck, mit dem ein Injektor versorgt wird, durch einen Kraftstoffdrucksensor erfasst und einen Kraftstoffdrucksignalverlauf, der eine Druckänderung, die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, ist, erfasst. Die Vorrichtung berechnet basierend auf dem Kraftstoffdrucksignalverlauf eine Einspritzungsbedingung. Da beispielsweise der Kraftstoffdrucksignalverlauf damit beginnt, ansprechend auf eine Einleitung einer Einspritzung abzufallen, ist es möglich, einen Einspritzungsstartzeitpunkt zu berechnen, indem ein Startzeitpunkt des Druckabfallens erfasst wird. Gemäß der Vorrichtung ist es möglich, eine Einspritzungsbedingung auf eine gewünschte Bedingung zu steuern, indem basierend auf der berechneten Einspritzungsbedingung eine Rückkopplungssteuerung des Betriebs eines Injektors ausgeführt wird.
Ein Körper des Injektors, der in den Dokumenten 1 bis 5 offenbart ist, ist mit einem Versorgungseinlass, einem Düsenloch und Kanälen gebildet. Der Versorgungseinlass nimmt einen Kraftstoff auf, der von einer gemeinsamen Druckleitung geliefert wird, die ferner als ein Druckakkumulationsbehälter bzw. Druckspeicherungsbehälter bekannt ist. Das Düsenloch ist vorgesehen, um Kraftstoff einzuspritzen. Die Kanäle weisen einen Hauptkanal, der sich von dem Versorgungseinlass zu dem Düsenloch erstreckt, und einen Abzweigungskanal, der von dem Hauptkanal abgezweigt ist, auf. Die Dokumente 1 bis 5 offenbaren ferner einen Drucksensor, der angeordnet ist, um einen Druck eines Kraftstoffs in dem Abzweigungskanal zu erfassen. Gemäß der Struktur fällt der Kraftstoffdruck in dem Hauptkanal zuerst bei einem Abschnitt nahe dem Düsenloch ansprechend auf einen Beginn einer Einspritzung von dem Düsenloch ab. Eine Druckänderung breitet sich dann durch den Hauptkanal und den Abzweigungskanal aus und erreicht dann den Kraftstoffdrucksensor. Der Kraftstoffdrucksensor erfasst daher die ausgebreitete Druckänderung als einen Kraftstoffdrucksignalverlauf.
Eine Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Drucks in dem Hauptkanal und dem Abzweigungskanal variiert jedoch, sowie sich eine Temperatur eines Kraftstoffs ändert. Als ein Resultat variiert ferner eine Korrelation zwischen dem Kraftstoffdrucksignalverlauf und der Einspritzungsbedingung, sowie sich eine Temperatur eines Kraftstoffs ändert. Eine Verzögerungszeit von einem Beginn einer Einspritzung bis zu dem Druckabfallzeitpunkt variiert, sowie sich eine Temperatur eines Kraftstoffs ändert.
Um Einflüsse, die durch eine Kraftstofftemperatur verursacht werden, zu reduzieren, haben die Vorrichtungen in den Dokumenten 1 bis 5 Sensoren zum Erfassen einer Kraftstofftemperatur in dem Abzweigungskanal. Es wurde mit den Vorrichtungen versucht, auf eine genaue Art und Weise die Einspritzungsbedingung zu berechnen, indem basierend auf einer Einspritzungsbedingung berechnenden Verarbeitung basierend auf einer Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor erfasst wird, der Kraftstoffdrucksignalverlauf korrigiert wird.
Dokument 1: JP 2010-285 887 A ( DE 10 2010 017 283 A1 )
Dokument 2: JP 2010-285 889 A ( DE 10 2010 017 261 A1 )
Dokument 3: JP 2010-286 280 A ( DE 10 2010 017 011 A1 )
Dokument 4: JP 2011-1 842 A ( DE 10 2010 017 325 A1 )
Dokument 5: JP 2011-1 915 A ( DE 10 2010 017 367 A1 )
Ein Kraftstoff in einem Abschnitt nahe dem Düsenloch wird jedoch durch die Wärme der internen Verbrennungsmaschine bzw. der Maschine mit einer internen Verbrennung gewärmt. Es muss eine bestimmte Menge eines Unterschieds zwischen einer Temperatur eines Kraftstoffs in dem Abzweigungskanal, die durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, und einer Temperatur in dem Abschnitt nahe dem Düsenloch bestehen. Die auf einer erfassten Temperatur basierende Korrektur liefert daher möglicherweise keine korrekte Korrektur.
Eine Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Druckänderung in dem Kanal variiert ferner zusätzlich durch eine Kraftstoffeigenschaft, wie z. B. eine Art eines Kraftstoffs. Die Einspritzungsbedingung kann daher nicht korrekt berechnet werden, wenn mit einem Kraftstoff, der sich von dem erwarteten unterscheidet, versorgt wird. Da zusätzlich ein solcher Sensor die Zahl von Komponenten und den Aufwand erhöhen kann, ist es nicht wünschenswert, einen Sensor zum Erfassen einer Kraftstoffeigenschaft einzubauen.
DE 10 2011 051 814 A1 offenbart eine Krafstoffeinspritzungssteuerung, welche eine Parameterermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Parameters eines Einspritzratenkurvenverlaufs enthält, der basierend auf einem Erfassungswert des Kraftstoffdrucksensors eine Veränderung einer Einspritzrate anzeigt; eine Lerneinrichtung zum Lernen eines Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals, das zum Kraftstoffinjektor übertragen wird, und des Parameters, der dem Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignal entspricht, als Lernwerte; eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Modelkurvenverlaufs, der eine Veränderung des Parameters aufgrund einer Veränderung des Kraftstoffeinspritzungsbefehlssignals anzeigt; eine Interpolationseinrichtung zum Berechnen des Kraftstoffeinspritzungsbefehlssingals und dessen Parameter durch Interpolation des Lernwerts mittels des Modelkurvenverlaufs.
In DE 10 2011 079 583 A1 wird eine Kraftstofftemperaturbestimmungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die die Temperatur des Kraftstoffs, der an einen Kraftstoffinjektor zugeführt wird, ohne Verwendung eines Drucksensors bestimmt. Die Kraftstofftemperaturbestimmungsvorrichtung umfasst einen Drucksensor, der den Druck von Kraftstoff, der dem Kraftstoffinjektor zugeführt wird, misst, und dazu dient, eine Ausgabe des Drucksensors zu analysieren, um einen Zyklus einer Druckpulsation, die in dem Kraftstoff erzeugt ist, zu bestimmen. Die Kraftstofftemperaturbestimmungsvorrichtung berechnet ebenso die Temperatur des Kraftstoffs, der an den Kraftstoffinjektor zugeführt wird, basierend auf dem Zyklus der Druckpulsation.
US 2005/0 049 777 A1 zeigt, dass bei Speicher-Einspritzsystemen für Kraftfahrzeuge das Problem besteht, dass für eine definierte einzuspritzende Kraftstoffmenge nicht nur der vorherrschende Druck, sondern auch die Temperatur des Kraftstoffs berücksichtigt werden muss. Mit einem installierten Temperatursensor kannn die Kraftstofftemperatur nur schwer erfasst werden. Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung vorgeschlagen, um die Temperatur aus dem vom Drucksensor gemessenen Druck und der Schallgeschwindigkeit einer beim Einspritzen entstehenden Druckwelle zu bestimmen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffzustands-Schätzvorrichtung zu schaffen, die fähig ist, einen Kraftstoffzustand korrekt zu schätzen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet wird, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kraftstoffzustands-Schätzvorrichtung zu schaffen, die basierend auf Werten, die durch einen Kraftstoffdrucksensor und einen Kraftstofftemperatursensor, die in einem Abzweigungskanal angeordnet sind, der von dem Hauptkanal abgezweigt ist, erfasst werden, einen Kraftstoffzustand in einem Hauptkanal korrekt schätzen kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet ist, geschaffen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Kraftstoffeinspritzungssystem einen Injektor (10), der einen Kraftstoff für eine Verbrennung in eine interne Verbrennungsmaschine einspritzt, haben. Das Kraftstoffeinspritzungssystem kann einen Druckakkumulationsbehälter (42), der einen unter Druck gesetzten Kraftstoff enthält und den Injektor mit dem unter Druck gesetzten Kraftstoff versorgt, haben. Das Kraftstoffeinspritzungssystem kann einen Kraftstoffdrucksensor (22) haben, der konfiguriert ist, um einen Kraftstoffdruck in einem Abzweigungskanal (15), der von einem Hauptkanal (11a, 42b), der sich zwischen einem Auslass (42a) des Druckakkumulationsbehälters und einem Düsenloch (11b) des Injektors erstreckt, abgezweigt ist, zu erfassen. Das Kraftstoffeinspritzungssystem kann einen Kraftstofftemperatursensor (23), der konfiguriert ist, um eine Abzweigungskraftstofftemperatur (TS) in dem Abzweigungskanal zu erfassen, haben.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung einen Hauptextraktionsabschnitt (51), der aus einem Drucksignalverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, eine Hauptsignalverlaufskomponente (WL) extrahiert, wobei die Hauptkomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet, verursacht ist, und einen Abzweigungsextraktionsabschnitt (52) aufweisen, der aus dem Drucksignalverlauf eine Abzweigungssignalverlaufskomponente (CS) extrahiert, wobei die Abzweigungskomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration verursacht wird, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet. Die Vorrichtung kann einen Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (52a), der eine Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), die eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet, ist, basierend auf der Abzweigungssignalverlaufskomponente berechnet, und einen Hauptgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (51a) aufweisen, der eine Hauptgeschwindigkeit (CL), die eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet, ist, basierend auf der Hauptsignalverlaufskomponente berechnet. Die Vorrichtung kann einen Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitt (53), der einen Durchschnittsdruck (P0ave) eines Kraftstoffs, mit dem der Injektor versorgt wird, basierend auf dem Drucksignalverlauf berechnet, aufweisen. Die Vorrichtung kann einen Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (54, 55, 56), der einen Hauptkraftstoffzustand, der ein Kraftstoffzustand, der sich auf einen Kraftstoff in dem Hauptkanal bezieht, ist, basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), der Hauptgeschwindigkeit (CL) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) schätzt, aufweisen. Bei einem der Ausführungsbeispiele schätzt der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (55, 56) eine Hauptkraftstofftemperatur (TL) in dem Hauptkanal. Bei einem der Ausführungsbeispiele weist der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt (54), der basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) eine Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) schätzt, und einen Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt (55) auf, der basierend auf der Kraftstoffeigenschaft (E/ρ), die durch den Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, der Hauptgeschwindigkeit (CL) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) die Hauptkraftstofftemperatur (TL) schätzt. Bei einem der Ausführungsbeispiele schätzt der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (54) eine Kraftstoffeigenschaft (E/ρ). Der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt kann einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt (54), der basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) die Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) schätzt, aufweisen. Aufgrund der Struktur des Hauptkanals und des Abzweigungskanals erfasst der Kraftstoffdrucksensor an dem Injektor lediglich den Druck in dem Abzweigungskanal. Der erfassbare Druck weist die Hauptsignalverlaufskomponente WL und die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS auf. Die Hauptsignalverlaufskomponente (WL) kann feste Parameter, die sich auf den Hauptkanal beziehen, und variable Parameter, die sich auf den Kraftstoffzustand in dem Hauptkanal beziehen, widerspiegeln. Die Abzweigungssignalverlaufskomponente (WS) kann ähnlicherweise feste Parameter, die sich auf den Abzweigungskanal beziehen, und variable Parameter, die sich auf den Kraftstoffzustand in dem Abzweigungskanal beziehen, widerspiegeln. Es ist daher möglich, basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), der Hauptgeschwindigkeit (CL) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) den Kraftstoffzustand in dem Hauptkanal zu berechnen.
Die Hauptsignalverlaufskomponente (WL) hat eine Frequenz (FL), die von einer Kraftstofftemperatur (TL) in dem Hauptkanal und von einer Hauptkanallänge (LL) etc. abhängt.
Die Abzweigungssignalverlaufskomponente (WS) hat ähnlicherweise eine Frequenz (FS), die von einer Kraftstofftemperatur (TS) in dem Abzweigungskanal und von einer Abzweigungskanallänge (LS) etc. abhängt.
Ein Kompressionsmodul (E) eines Kraftstoffs und eine Dichte (ρ: Rho) eines Kraftstoffs sind physikalische Größen, die durch eine Eigenschaft eines Kraftstoffs definiert sind. Ein Verhältnis (E/ρ) des Kompressionsmoduls (E) und der Dichte (ρ) kann theoretisch basierend auf Parametern, wie z. B. einer Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in einem Kanal ausbreitet, einem Druck in einem Kanal und einer Kraftstofftemperatur, berechnet werden.
Die Kraftstofftemperatur (TS) in dem Abzweigungskanal kann durch den Kraftstofftemperatursensor gewonnen werden. Die Geschwindigkeit, d. h. die Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), in dem Abzweigungskanal kann aus einer Frequenz (FS) der Abzweigungssignalverlaufskomponente (WS) und einer Abzweigungskanallänge (LS) des Abzweigungskanals berechnet werden. Der Druck in dem Kanal kann durch den Durchschnittsdruck (P0ave) in dem Abzweigungskanal ersetzt werden. Es ist daher möglich, basierend auf den Parametern (TS, CS und P0ave) eine Kraftstoffeigenschaft zu bestimmen.
Die Geschwindigkeit, d. h. eine Hauptgeschwindigkeit (CL), in einem Hauptkanal kann aus einer Frequenz (FL) der Hauptsignalverlaufskomponente (WL) und einer Hauptkanallänge (LL) berechnet werden. Die Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) kann basierend auf den Parametern (TS, CS und P0ave) bestimmt werden. Der Druck in dem Hauptkanal kann durch den Durchschnittsdruck (P0ave) in dem Abzweigungskanal ersetzt werden. Es ist daher möglich, in dem Hauptkanal basierend auf den Parametern (CL, E/ρ und P0ave) eine Kraftstofftemperatur (TL) zu bestimmen.
Es ist mit anderen Worten möglich, basierend auf den Parametern (TS, CS, CL und P0ave) eine Kraftstofftemperatur (TL) in dem Hauptkanal zu bestimmen.
Die vorhergehenden Ziele und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, offensichtlich. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzungssystem und einen Injektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ein Zeitdiagramm, das ein Verhalten des Kraftstoffeinspritzungssystems ansprechend auf ein Einspritzungsbefehlssignal zeigt;
3 ein Diagramm, das ein Steuermodul zum Lernen von Einspritzungsratenparametern und zum Einstellen eines Einspritzungsbefehlssignals zeigt;
4 ein Zeitdiagramm, das Signalverläufe eines Kraftstoffdrucks zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das eine in 3 gezeigte Kraftstoffzustands-Schätzungsvorrichtung zeigt;
6 ein Diagramm, das ein Modell eines Hauptkanals und eines Abzweigungskanals in 1 zeigt;
7 ein Diagramm, das eine Hauptsignalverlaufskomponente WL und eine Abzweigungssignalverlaufskomponente WS, die durch ein in 5 gezeigtes Filter extrahiert werden, zeigt;
8 eine grafische Darstellung, die eine Frequenzverteilung zeigt;
9A und 9B grafische Darstellungen, die Frequenzverteilungen zeigen;
10A und 10B grafische Darstellungen, die abhängig von einer Temperaturabweichung eine Frequenzabweichung zeigen;
11 ein Diagramm, das Abbildungen, die zum Schätzen einer Kraftstoffeigenschaft verwendet sind, zeigt;
12 ein Diagramm, das Abbildungen, die zum Berechnen einer Temperatur TL in einem Hochdruckkanal verwendet sind, zeigt;
13 ein Flussdiagramm zum Berechnen einer Kraftstoffeigenschaft;
14 ein Flussdiagramm zum Berechnen einer Temperatur TL in einem Hochdruckkanal;
15 ein Blockdiagramm, das eine Kraftstoffzustands-Schätzungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
16A bis 16D Diagramme, die verschiedene Kanalanordnungen bei Injektoren zeigen.
Im Folgenden ist basierend auf den Zeichnungen eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Eine Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands und ein Verfahren zum Schätzen eines Kraftstoffzustands sind beschrieben. Die Vorrichtung ist entworfen, um eine interne Verbrennungsmaschine, das heißt eine Maschine, zu steuern. Die Vorrichtung ist entworfen, um an einem Fahrzeug angebracht zu sein, um eine Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs zu steuern. Die Maschine kann eine Dieselmaschine sein, die mit einem Hochdruckkraftstoff versorgt wird und eine Verdichtungsselbstzündungsverbrennung durchführt. Die Maschine ist eine Mehrzylindermaschine. In dem folgenden Ausführungsbeispiel ist die Maschine eine Vierzylindermaschine, die einen Zylinder Nr. 1 bis zu einem Zylinder Nr. 4 aufweist. Die Bezugssymbole Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 können verwendet sein, um einen spezifischen Zylinder zu identifizieren. Die Bezugssymbole Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 können ferner verwendet sein, um Komponenten oder Charakteristiken zu identifizieren, die sie sich auf den identifizierten Zylinder, z. B. einen Injektor, das heißt ein Kraftstoffeinspritzungsventil, das für den identifizierten Zylinder vorgesehen ist, beziehen oder von demselben abhängen.
(ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
1 zeigt Komponenten eines Kraftstoffeinspritzungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das Kraftstoffeinspritzungssystem weist eine Mehrzahl von Injektoren 10 auf. Jeder der Injektoren 10 ist für einen entsprechenden Zylinder der Maschine vorgesehen. Der Injektor 10 hat eine Sensoreinheit 20, die einen Kraftstoffdruck in dem Injektor 10 erfasst und ein elektrisches Signal, das den erfassten Kraftstoffdruck angibt, ausgibt. Das Kraftstoffeinspritzungssystem weist ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU; ECU = electronic control unit) 30 auf. Das Kraftstoffeinspritzungssystem ist an einem Fahrzeug angebracht.
Die Injektoren 10 sind Komponenten des Kraftstoffeinspritzungssystems. Das Kraftstoffeinspritzungssystem weist einen Kraftstofftank 40 für einen flüssigen Dieselkraftstoff auf. Das Kraftstoffeinspritzungssystem weist eine Kraftstoffpumpe 41 und eine gemeinsame Druckleitung 42 zum Vorsehen eines Kraftstoffversorgungssystems auf. Die Kraftstoffpumpe 41 zieht Kraftstoff in dem Kraftstofftank 40 und setzt den Kraftstoff unter Druck. Die Kraftstoffpumpe 41 versorgt die Druckleitung 42 mit einem unter Druck gesetzten Kraftstoff. Die Druckleitung 42 ist als ein unter Druck gesetzter Kraftstoffbehälter verwendet. Die Druckleitung 42 arbeitet ferner als eine Lieferungsvorrichtung, die zu den Injektoren 10 einen unter Druck gesetzten Kraftstoff liefert. Die Injektoren 10 für die Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 spritzen nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge Kraftstoff ein. Die Kraftstoffpumpe 41 ist durch eine Tauchkolbenpumpe vorgesehen. Ein Kraftstoff wird daher auf eine synchronisierende Art und Weise mit einer Hin- und Herbewegung eines Tauchkolbens unter Druck gesetzt. Das Kraftstoffeinspritzungssystem ist konfiguriert, um einen Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpumpen 41 unter Druck gesetzt wird, in dem unter Druck gesetzten Kraftstoffbehälter 42 zu akkumulieren. Das Kraftstoffeinspritzungssystem ist konfiguriert, um einen unter Druck gesetzten Kraftstoff von dem unter Druck gesetzten Kraftstoffbehälter 42 zu den Injektoren 10 zu liefern.
Der Injektor 10 hat einen Körper 11, ein Ventilglied 12, das eine Nadelform hat, und eine Betätigungsvorrichtung 13. Der Körper 11 definiert einen Hochdruckkanal 11a darin und mindestens ein Düsenloch 11b, das in den entsprechenden Zylinder einen Kraftstoff einspritzt. Das Ventilglied 12 ist in dem Körper 11 auf eine bewegbare Art und Weise untergebracht und öffnet und schließt das Düsenloch 11b.
Der Körper 11 definiert eine Gegendruckkammer 11c, die an das Ventilglied 12 einen Gegendruck anlegt. Der Hochdruckkanal 11a ist gebildet, um fähig zu sein, mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung zu stehen. Der Körper 11 definiert ferner einen Niederdruckkanal 11d, der gebildet ist, um fähig zu sein, mit der Gegendruckkammer 11c in Verbindung zu stehen. Der Injektor 10 hat ein Steuerventil 14, das Verbindungen zu der Gegendruckkammer 11c schaltet. Das Steuerventil 14 liefert selektiv eine Verbindung zwischen der Gegendruckkammer 11c und dem Hochdruckkanal 11a und eine Verbindung zwischen der Gegendruckkammer 11c und dem Niederdruckkanal 11d. Das Steuerventil 14 ist durch die Betätigungsvorrichtung 13, wie z. B. eine elektromagnetische Spule und eine piezoelektrische Vorrichtung, betrieben. Wenn die Betätigungsvorrichtung 13 aktiviert ist und das Steuerventil 14 in der Zeichnung nach unten schiebt, kommuniziert die Gegendruckkammer 11c mit dem Niederdruckkanal 11d, sodass ein Druck in der Gegendruckkammer 11c gesenkt wird. Als ein Resultat wird der Gegendruck, der an das Ventilglied 12 angelegt ist, verringert. Das Ventilglied 12 wird nach oben gehoben, um das Ventil zu öffnen. Wenn andererseits die Betätigungsvorrichtung 13 deaktiviert ist und dem Steuerventil 14 ermöglicht, sich in der Zeichnung nach oben zu bewegen, wird die Gegendruckkammer 11c mit dem Hochdruckkanal 11a in Verbindung gebracht, sodass der Druck in der Gegendruckkammer 11c erhöht wird. Als ein Resultat wird der Gegendruck, der an das Ventilglied 12 angelegt ist, erhöht. Das Ventilglied 12 wird nach unten gedrängt, um das Ventil zu schließen.
Der Öffnungs- und Schließbetrieb des Ventilglieds 12 wird daher durch Steuern der Betätigungsvorrichtung 13 durch die ECU 30 gesteuert. Der Hochdruckkraftstoff, mit dem der Hochdruckkanal 11a von der Druckleitung 42 versorgt wird, wird dadurch von dem Düsenloch 11b gemäß dem Öffnungs- und Schließbetrieb des Ventilglieds 12 eingespritzt.
Ein Abzweigungskanal 15 ist in einem Körper 11 des Injektors 10 gebildet. Der Abzweigungskanal 15 ist von dem Hochdruckkanal 11a abgezweigt und erstreckt sich zu einem oberen Ende eines Injektors, das dem Düsenloch 11b gegenüberliegt. Ein Kraftstoff in dem Hochdruckkanal 11a wird über den Abzweigungskanal 15 in die Sensoreinheit 20 eingeleitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht ein Kraftstoffkanal, der sich von einem Auslass 42a der gemeinsamen Druckleitung 42 zu dem Düsenloch 11b erstreckt, einem Hauptkanal. Im Detail ist der Hauptkanal durch einen Kanal in dem Hochdruckrohr 42b und den Hochdruckkanal 11a, der in dem Köper 11 gebildet ist, vorgesehen. Das Hochdruckrohr 42b steht mit der gemeinsamen Druckleitung 42 und dem Injektor 10 in Verbindung.
Ein Abschnitt des Köpers 11 nahe dem Düsenloch 11b ist eingeführt und in einem Einführungsloch E2, das in einem Zylinderkopf E1 der Maschine gebildet ist, angeordnet. Der Injektor 10 ist an der Maschine so angebracht, dass das Düsenloch 11b zu einer Verbrennungskammer der Maschine direkt freigelegt ist. Der Körper 11 hat einen Stromabwärtsseitenkörper und einen Stromaufwärtsseitenkörper. Ein Abschnitt des Körpers 11, der in den Zylinderkopf E1 eingeführt ist, liefert den Stromabwärtsseitenkörper. Ein Abschnitt des Körpers 11, der außerhalb des Zylinderkopfes E1 platziert ist, liefert den Stromaufwärtsseitenkörper. Ein Teil des Hauptkanals 11a und des Düsenlochs 11b sind in dem Stromabwärtsseitenkörper gebildet. Der Abzweigungskanal 15 ist in dem Stromaufwärtsseitenkörper gebildet. Der Stromabwärtsseitenkörper ist konfiguriert, um in den Zylinderkopf E1 der internen Verbrennungsmaschine eingeführt zu sein, während der Stromaufwärtsseitenkörper konfiguriert ist, um sich außerhalb des Zylinderkopfes E1 zu befinden. Der Abzweigungskanal 15 befindet sich in dem Stromaufwärtsseitenabschnitt.
Das System weist eine Mehrzahl von Sensoreinheiten 20 auf. Die Sensoreinheit 20 ist jeweils an den Injektoren 10 angebracht. Die Sensoreinheit 20 ist konfiguriert, um Komponenten, wie z. B. einen Fuß 21, einen Drucksensor 22, einen Kraftstofftemperatursensor 23 und eine geformte integrierte Schaltung 24, zu haben. Der Fuß 21 ist ein Glied zum Erzeugen einer Störung, die einem Druck entspricht, und legt eine erzeugte Störung an den Drucksensor 22 an. Der Fuß 21 ist an dem Körper 11 befestigt. Der Fuß 21 liefert einen Diaphragmaabschnitt 21a, der ansprechend auf einen Druck eines Kraftstoff in dem Hochdruckkanal 11 elastisch verformt werden kann. Der Kraftstoffdrucksensor 22 ist an dem Diaphragmaabschnitt 21a befestigt. Der Kraftstoffdrucksensor 22 erzeugt ein Signal, das eine Menge einer elastischen Verformung an dem Diaphragmaabschnitt 21a angibt, und gibt das Signal zu der ECU 30 aus. Der Kraftstoffdrucksensor 22 ist durch ein Druckermittlungselement vorgesehen.
Ein Kraftstofftemperatursensor 23, der durch ein Temperaturermittlungselement vorgesehen ist, ist an dem Diaphragmaabschnitt 21a befestigt. Eine Temperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, kann als eine Temperatur eines Kraftstoffs in dem Abzweigungskanal angenommen werden. Das heißt die Sensoreinheit 20 weist einen Abschnitt auf, der eine Temperatur eines Kraftstoffs in dem Abzweigungskanal erfasst.
Die geformte integrierte Schaltung 24 ist an dem Injektor 10 mit dem Fuß 21 angebracht. Die geformte integrierte Schaltung 24 hat eine Harzform, die elektronische Komponenten, wie z. B. eine Verstärkerschaltung und eine Senderschaltung, bedeckt. Die Verstärkerschaltung verstärkt Erfassungssignale, die von dem Kraftstoffdrucksensor 22 und dem Kraftstofftemperatursensor 23 ausgegeben werden. Die geformte integrierte Schaltung 24 ist mit der ECU 30 elektrisch verbunden. Die Senderschaltung sendet das verstärkte Erfassungssignal zu der ECU 30.
Die ECU 30 berechnet basierend auf Eingangssignalen, die eine Betriebsbedingung der Maschine angeben, einen Zieleinspritzungszustand. Der Zieleinspritzungszustand kann durch mindestens entweder eine Zahl von Einspritzungsstufen, einen Einspritzungsstartzeitpunkt, einen Einspritzungsendzeitpunkt oder eine Kraftstoffeinspritzungsmenge gezeigt sein. Die Eingangssignale können mindestens entweder eine betriebene Menge eines Beschleunigers bzw. eines Gaspedals, eine Maschinenlast oder eine Maschinendrehzahl aufweisen. Die ECU 30 kann beispielsweise einen Abschnitt oder ein Modul haben, der oder das basierend auf einer Abbildung den Zieleinspritzungszustand einstellen kann. Die Abbildung kann den optimalen Einspritzungszustand, der der Betriebsbedingung der Maschine, wie z. B. einer Maschinenlast und einer Maschinendrehzahl, entspricht, speichern. In diesem Fall berechnet die Vorrichtung, die durch die ECU 30 vorgesehen ist, durch Sperren der Abbildung basierend auf derzeitigen Werten der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl den Zieleinspritzungszustand. Die Vorrichtung stellt dann die Einspritzungsbefehlssignale, die dem berechneten Zieleinspritzungszustand entsprechen, basierend auf Einspritzungsratenparametern td, te, Rα (R-Alpha), Rβ (R-Beta) und Rmax ein. Die Einspritzungsbefehlssignale können durch Parameter, wie z. B. t1, t2 und Tq, die in 2 gezeigt sind, definiert sein. Die Vorrichtung gibt die Einspritzungsbefehlssignale zu den Injektoren 10 aus und steuert die Injektoren 10. Eine Vorderflanke des Einspritzungsbefehlssignals definiert einen Startzeitpunkt t1 einer Einspritzung und auf dieselbe kann als ein Einspritzungsstartbefehlssignal Bezug genommen sein. Eine Dauer des Einspritzungsbefehlssignals definiert eine Menge eines eingespritzten Kraftstoffs. Eine Rückflanke des Einspritzbefehlssignals definiert einen Endzeitpunkt t2 einer Einspritzung und auf dieselbe kann als ein Einspritzungsendbefehlssignal Bezug genommen sein.
Die Vorrichtung gibt ein Einspritzungsbefehlssignal, wie durch den Signalverlauf (a) in 2 gezeigt ist, aus. Der Injektor 10 spritzt ansprechend auf das Einspritzungsbefehlssignal Kraftstoff ein. Der Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst einen Kraftstoffdruck, mit dem der entsprechende Injektor 10 versorgt wird. Die Vorrichtung überwacht eine Kraftstoffdruckänderung, die durch eine Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, und erfasst einen Signalverlauf eines Kraftstoffdrucks, der die Kraftstoffdruckänderung, die durch die Kraftstoffeinspritzung verursacht wird, zeigt. Ein Signalverlauf (c) in 2 zeigt ein Beispiel eines Signalverlaufs eines Kraftstoffdrucks. Die Vorrichtung berechnet einen Signalverlauf einer Einspritzungsrate, wie durch einen Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist. Der Signalverlauf einer Einspritzungsrate zeigt eine Änderung einer Menge eines Kraftstoffs, die pro Zeiteinheit eingespritzt wird. Die Einspritzungsrate kann basierend auf dem erfassten Kraftstoffdrucksignalverlauf berechnet werden. Die Vorrichtung berechnet Einspritzungsratenparameter Rα, Rβ, Rmax, was einen Signalverlauf der Einspritzungsrate identifiziert. Die Vorrichtung lernt die Einspritzungsratenparameter durch Speichern derselben. Der Einspritzungsratensignalverlauf zeigt einen Einspritzungszustand. Die Vorrichtung berechnet eine Korrelation zwischen dem Einspritzungsbefehlssignal und dem Einspritzungszustand. Die Korrelation kann als eine mathematische Funktion, wie z. B. ein Korrelationskoeffizient zwischen dem Einspritzungsbefehlssignal und dem Einspritzungszustand, berechnet werden. Das Einspritzungsbefehlssignal ist durch den Startzeitpunkt t1, die Dauer Tq und den Endzeitpunkt t2 definiert. Die Vorrichtung kann Einspritzungsratenparameter, wie z. B. td und te, die eine Korrelation zwischen dem Einspritzungsbefehlssignal und dem Einspritzungszustand definieren, berechnen. Die Vorrichtung lernt durch Speichern der Einspritzungsratenparameter td und te die Korrelation.
Die Vorrichtung berechnet im Detail basierend auf dem erfassten Signalverlauf durch Verwenden eines bekannten Verfahrens, wie z. B. des Verfahrens der kleinsten Quadrate, eine Abstiegsnäherungsgerade Lα (L-Alpha). Die Abstiegsnäherungsgerade Lα nähert einen absteigenden Teil des Signalverlaufs von einem Wendepunkt P1, an dem ansprechend auf einen Start einer Einspritzung ein Abfall eines Kraftstoffdrucks beginnt, zu einem Wendepunkt P2, an dem ein Abfall eines Kraftstoffdrucks endet. Die Vorrichtung berechnet dann einen Zeitpunkt, zu dem die Abstiegsnäherungsgerade Lα einen Bezugswert Bα (B-Alpha) erreicht. Der Zeitpunkt ist als ein Kreuzungszeitpunkt LBα definiert, an dem die Linie Lα den Pegel Bα kreuzt. Gemäß der Analyse des Erfinders besitzt ein Startzeitpunkt R1 einer Kraftstoffeinspritzung eine hohe Korrelation mit dem Kreuzungszeitpunkt LBα. Die Vorrichtung berechnet basierend auf dem Kreuzungszeitpunkt LBα einen Startzeitpunkt R1 einer Kraftstoffeinspritzung. Die Vorrichtung kann beispielsweise konfiguriert sein, um den Einspritzungsstartzeitpunkt R1 durch Berechnen eines Zeitpunkts um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cα vor dem Kreuzungszeitpunkt LBα zu berechnen.
Die Vorrichtung berechnet basierend auf dem erfassten Signalverlauf durch Verwenden eines bekannten Verfahrens, wie z. B. dem Verfahren der kleinsten Quadrate, eine Anstiegsnäherungsgerade Lβ (L-Beta). Die Anstiegsnäherungsgerade Lβ nähert einen ansteigenden Teil des Signalverlaufs von einem Wendepunkt P3, an dem ansprechend auf ein Ende einer Einspritzung ein Ansteigen eines Kraftstoffdrucks beginnt, zu einem Wendepunkt P5, an dem ein Ansteigen eines Kraftstoffdrucks endet. Die Vorrichtung berechnet dann einen Zeitpunkt, zu dem die Anstiegsnäherungsgerade Lβ einen Bezugswert Bβ (B-Beta) erreicht. Der Zeitpunkt ist als ein Kreuzungszeitpunkt LBβ definiert, an dem die Linie Lβ den Pegel Bβ kreuzt. Gemäß der Analyse des Erfinders besitzt ein Endzeitpunkt R4 einer Kraftstoffeinspritzung eine hohe Korrelation mit dem Kreuzungszeitpunkt LBβ. Die Vorrichtung ist basierend auf der Analyse entworfen und berechnet basierend auf dem Kreuzungszeitpunkt LBβ einen Endzeitpunkt R4 einer Kraftstoffeinspritzung. Die Vorrichtung kann beispielsweise konfiguriert sein, um durch Berechnen eines Zeitpunkts um eine vorbestimmte Verzögerungszeit Cβ vor dem Kreuzungszeitpunkt LBβ den Einspritzungsendzeitpunkt R4 zu berechnen.
Gemäß der Analyse des Erfinders besitzt eine Neigung der Abstiegsnäherungsgeraden Lα zu einer Neigung eines erhöhenden Teils einer Kraftstoffeinspritzung, der durch eine Linie Rα in dem Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist, eine hohe Korrelation. Die Vorrichtung ist basierend auf der Analyse entworfen und berechnet basierend auf der Abstiegsnäherungsgeraden Lα eine Neigung der Linie Rα. Die Neigung der Linie Rα kann beispielsweise durch Multiplizieren einer Neigung von Lα mit einem vorbestimmten Koeffizienten Cα1 berechnet werden. Eine Neigung der Anstiegsnäherungsgeraden Lβ besitzt ähnlicherweise zu einer Neigung eines verringernden Teils einer Kraftstoffeinspritzung, der durch eine Linie Rβ in dem Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist, eine hohe Korrelation. Die Vorrichtung ist basierend auf der Analyse entworfen und berechnet durch Multiplizieren einer Neigung der Anstiegsnäherungsgeraden Lβ mit einem vorbestimmten Koeffizienten Cβ2 eine Neigung der Linie Rβ.
Die Vorrichtung berechnet dann einen Ventilschließungsstartzeitpunkt R23, zu dem das Ventilglied 12 ansprechend auf die Rückflanke des Einspritzungsbefehlsignals eine Bewegung nach unten beginnt. Die Vorrichtung berechnet im Detail einen Kreuzungspunkt der Linien Rα und Rβ und berechnet einen Kreuzungspunkt der Linien Rα und Rβ als den Ventilschließungsstartzeitpunkt R23. Die Vorrichtung berechnet Einspritzungsverzögerungen, wie z. B. eine Einspritzungsstartverzögerungszeit td und eine Einspritzungsendverzögerungszeit te. Die Einspritzungsstartverzögerungszeit kann als eine Verzögerungszeit des Einspritzungsstartzeitpunkts R1 hinsichtlich des Startzeitpunkts t1 des Einspritzungsbefehlsignals berechnet werden. Die Einspritzungsendverzögerungszeit te kann als eine Verzögerungszeit des Ventilschließungsstartzeitpunkts R23 hinsichtlich des Endzeitpunkts t2 des Einspritzungsbefehlssignals berechnet werden.
Die Vorrichtung berechnet einen Kreuzungsdruck Pαβ (P-Alpha-Beta), der durch einen Druck, der einer Kreuzung der Abstiegsnäherungsgeraden Lα und der Anstiegsnäherungsgeraden Lβ entspricht, gezeigt ist. Die Vorrichtung berechnet einen Druckunterschied ΔPγ (Delta-P-Gamma) zwischen dem Standarddruck Pbase und dem Kreuzungsdruck Pαβ. Diese Berechnung ist später erläutert. Der Druckunterschied ΔPγ und die maximale Einspritzungsrate Rmax besitzen eine hohe Korrelation. Die Vorrichtung verwendet diese Charakteristik und berechnet basierend auf dem Druckunterschied ΔPγ die maximale Einspritzungsrate Rmax.
Die maximale Einspritzungsrate Rmax kann durch Multiplizieren des Druckunterschieds ΔPγ mit einem Korrelationskoeffizienten Cγ berechnet werden. Die Vorrichtung verwendet im Detail einen Ausdruck Rmax = ΔPγ × Cγ, um in einem Fall einer Einspritzung einer kleinen Menge, bei der der Druckunterschied ΔPγ kleiner als eine vorbestimmte Menge ΔPγth (ΔPγ < ΔPγth) ist, die maximale Einspritzungsrate Rmax zu erhalten. Die Vorrichtung verwendet andererseits einen vorbestimmten Wert, wie z. B. einen voreingestellten Wert Rγ, als die maximale Einspritzungsrate Rmax in dem Fall einer Einspritzung einer großen Menge, bei der der Druckunterschied ΔPγ gleich oder größer als eine vorbestimmte Menge ist (ΔPγ >= ΔPγth). Die Vorrichtung berechnet einen Durchschnittskraftstoffdruck eines Standardsignalverlaufs als einen Standarddruck Pbase. Der Standardsignalverlauf ist ein Teil des Kraftstoffdrucksignalverlaufs, der einem Zeitraum entspricht, bis der Kraftstoffdruck ansprechend auf einen Beginn einer Einspritzung ein Abfallen startet.
Eine Einspritzung, bei der das Ventilglied 12 eine Bewegung nach unten startet, bevor eine Einspritzungsrate die maximale Einspritzungsrate erreicht, ist als die Einspritzung einer kleinen Menge angenommen. Bei der Einspritzung einer kleinen Menge erhält ein Einspritzungsratensignalverlauf eine Dreiecksform, wie es durch eine gestrichelte Linie in einem Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist. Eine Einspritzung, bei der der Zeitraum Tq ausreichend lang ist, um eine Öffnungsbedingung zu halten, nachdem die Einspritzungsrate die maximale Einspritzungsrate erreicht, ist andererseits als die Einspritzung einer großen Menge angenommen. Bei der Einspritzung einer großen Menge erhält ein Einspritzungsratensignalverlauf eine Trapezform, wie es durch eine durchgezogene Linie in einem Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist.
Der voreingestellte Wert Rγ ist vorbereitet, um die maximale Einspritzungsrate Rmax für die Einspritzung einer großen Menge zu simulieren. Der voreingestellte Wert Rγ wird sich mit einem Alter des Injektors 10 ändern. Eine Akkumulation von Fremdstoffen, wie z. B. einer Ablagerung, in dem Düsenloch 11b kann beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzungsmenge verringern und eine Alterungsverschlechterung des Injektors 10 fortschreiten lassen. In einem solchen Fall wird eine Druckabfallmenge ΔP, die in einem Signalverlauf (c) in 2 gezeigt ist, allmählich verringert. Die Druckabfallmenge ΔP ist eine Menge eines Abstiegs eines erfassten Drucks, die durch eine Erhöhung einer Einspritzungsrate verursacht wird. Die Druckabfallmenge ΔP kann einer Menge eines Druckabfalls von dem Standarddruck Pbase zu dem Wendepunkt P2 oder einer Menge eines Druckabfalls von dem Wendepunkt P1 zu dem Wendepunkt P2 entsprechen.
Die maximale Einspritzungsrate Rmax bei der Einspritzung einer großen Menge, d. h. der voreingestellte Wert Rγ, besitzt eine hohe Korrelation mit der Druckabfallmenge ΔP. Die Vorrichtung berechnet und lernt basierend auf einem erfassten Resultat der Druckabfallmenge ΔP den voreingestellten Wert Rγ. Das heißt ein gelernter Wert der maximalen Einspritzungsrate Rmax bei der Einspritzung einer großen Menge entspricht einem gelernten Wert des voreingestellten Wert Rγ, der basierend auf der Druckabfallmenge ΔP gelernt wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax aus den Drucksignalverläufen berechnet werden. Es ist zusätzlich möglich, den Einspritzungsratensignalverlauf (b) in 2, der dem Einspritzungsbefehlsignal (a) in 2 entspricht, basierend auf den gelernten Werten der Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax zu berechnen. Daher ist eine Fläche des Einspritzungsratensignalverlaufs, der auf diese Weise berechnet wird, die durch Punkte in dem Signalverlauf (b) in 2 gezeigt ist, äquivalent zu einer Kraftstoffeinspritzungsmenge. Es ist daher ferner möglich, basierend auf den Einspritzungsratenparametern eine Kraftstoffeinspritzungsmenge zu berechnen.
3 ist ein Blockdiagramm, das Grundzüge, wie z. B. ein Einstellen des Einspritzungsbefehlsignals zu den Injektoren 10 und ein Lernen der Einspritzungsratenparameter, zeigt. Die ECU 30, das heißt die Vorrichtung, liefert eine Mehrzahl von Abschnitten 31, 32, 33 und 34, die eine vorbestimmte Funktion durch einen Computer und ein computerlesbares Programm, das in einer Speichervorrichtung gespeichert ist, durchführen. Der Einspritzungsratenberechnungsabschnitt 31 berechnet basierend auf den Kraftstoffdrucksignalverläufen, die durch den Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst werden, die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax.
Wenn sich mindestens ein Aspekt eines Kraftstoffzustands, wie z. B. eine Kraftstoffeigenschaft und eine Kraftstofftemperatur, ändert, wird eine Korrelation zwischen einem Drucksignalverlauf und einem Einspritzungsratensignalverlauf, das heißt ein Einspritzungszustand, geändert. Die vorbestimmte Verzögerungszeit Cα, Cβ, die Koeffizienten Cα1, Cβ2 und der Korrelationskoeffizient Cγ werden im Detail ansprechend auf das Ändern eines Kraftstoffzustands geändert. Um ein solches Ändern von Variablen zu kompensieren, schätzt die Schätzungsvorrichtung 50 basierend auf dem Kraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst wird, und der Kraftstofftemperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, die Kraftstoffeigenschaft und die Kraftstofftemperatur. Der Einspritzungsratenparameter-Berechnungsabschnitt 31 berechnet dann den Einspritzungsratenparameter nach einem Korrigieren der Variablen, wie z. B. von Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ, basierend auf der Kraftstoffeigenschaft und der Kraftstofftemperatur, die durch die Schätzungsvorrichtung 50 geschätzt werden.
Ein Lernabschnitt 32 lernt durch Speichern der Einspritzungsratenparameter in einem Speicher der ECU 30 auf eine überschreibende Art und Weise den Einspritzungsratenparameter. Der Einspritzungsratenparameter nimmt gemäß einem Kraftstoffdruck, mit dem versorgt wird, einem Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung 42, zu einer Zeit einer Berechnung unterschiedliche Werte an. Es ist daher wünschenswert, den Einspritzungsratenparameter, der dem Kraftstoffdruck, mit dem versorgt wird, oder dem Standarddruck Pbase zugeordnet ist, zu lernen. Der Standarddruck Pbase ist in (c) in 2 gezeigt. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel ist der Einspritzungsratenparameter, der dem Kraftstoffdruck, mit dem versorgt wird, zugeordnet ist, in einer Einspritzungsratenparameterabbildung M gespeichert.
Ein Einstellabschnitt 33 gewinnt den Einspritzungsratenparameter, das heißt den gelernten Wert, der einem derzeitigen Kraftstoffdruck entspricht, von der Einspritzungsratenparameterabbildung M. Auf den Einstellabschnitt 33 kann als ein Steuerabschnitt Bezug genommen sein. Der Einstellabschnitt 33 berechnet basierend auf dem Zieleinspritzungszustand, dem Kraftstoffdruck und dem gelernten Wert des Einspritzungsratenparameters das Einspritzungsbefehlssignal, das durch mindestens den Startzeitpunkt t1 und den Einspritzungszeitraum tq definiert ist, und gibt dasselbe aus. Der Einstellabschnitt 33 stellt das Einspritzungsbefehlssignal, das durch t1, t2 und Tq definiert ist, entsprechend dem Zieleinspritzungszustand basierend auf dem gewonnenen Einspritzungsratenparameter ein. Die ECU 30 betreibt den Injektor 10 gemäß dem Einspritzungsbefehlssignal. Die ECU 30 erfasst den Kraftstoffdrucksignalverlauf, der durch den Betrieb des Injektors 10 verursacht wird, durch den Kraftstoffdrucksensor 22. Die ECU 30 lernt dann wieder die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax. Die Einspritzungsratenparameter td, te, Rα, Rβ und Rmax werden basierend auf den Kraftstoffdrucksignalverläufen durch den Einspritzungsratenparameter-Berechnungsabschnitt 31 berechnet.
Das heißt die Vorrichtung erfasst und lernt einen tatsächlichen Einspritzungszustand, der durch ein Einspritzungsbefehlssignal in der Vergangenheit verursacht wird, und stellt das Einspritzungsbefehlssignal in der Zukunft basierend auf den gelernten Werten ein und passt dasselbe an, um den Zieleinspritzungszustand zu erreichen. Das Einspritzungsbefehlssignal wird durch ein Rückkopplungssteuerverfahren basierend auf dem tatsächlichen Einspritzungszustand eingestellt und angepasst. Selbst wenn eine Alterungsverschlechterung fortschreitet, ist es daher möglich, den Kraftstoffeinspritzungszustand mit einer hohen Genauigkeit zu steuern, sodass sich der tatsächliche Einspritzungszustand dem Zieleinspritzungszustand nähert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Rückkopplungssteuerung für das Einspritzungsbefehlssignal durchgeführt, um basierend auf den Einspritzungsratenparametern den Zeitraum Tq anzupassen, sodass sich die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmenge einer Zielkraftstoffeinspritzungsmenge nähert und gleich derselben wird. Die Vorrichtung kompensiert mit anderen Worten das Einspritzungsbefehlssignal, um die tatsächliche Kraftstoffeinspritzungsmenge an die Zielkraftstoffeinspritzungsmenge anzupassen.
In der folgenden Beschreibung ist auf einen Zylinder, in den von einem Injektor 10 Kraftstoff eingespritzt wird, als ein Einspritzungs-Zylinder oder ein aktiver Zylinder Bezug genommen. Auf einen Zylinder, in den kein Kraftstoff eingespritzt wird, ist als ein Nicht-Einspritzungs-Zylinder oder ein inaktiver Zylinder Bezug genommen. Der Nicht-Einspritzungs-Zylinder wird nicht mit Kraftstoff versorgt, wenn der Einspritzungs-Zylinder mit Kraftstoff versorgt wird. Auf einen Kraftstoffdrucksensor 22, der dem Einspritzungs-Zylinder entspricht, kann als ein Einspritzungs-Drucksensor Bezug genommen sein. Auf einen Kraftstoffdrucksensor 22, der dem Nicht-Einspritzungs-Zylinder entspricht, kann als ein Nicht-Einspritzungs-Drucksensor Bezug genommen sein. Der Einspritzungs-Drucksensor entspricht zusätzlich einem ersten Kraftstoffdrucksensor. Der Nicht-Einspritzungs-Drucksensor entspricht einem zweiten Kraftstoffdrucksensor. Der Injektor 10 für den Einspritzungs-Zylinder entspricht einem ersten Injektor. Der Injektor 10 für den Nicht-Einspritzungs-Zylinder entspricht einem zweiten Injektor.
In 4 zeigt ein Signalverlauf (a) einen Summensignalverlauf Wa, Signalverläufe (b) zeigen Hintergrundsignalverläufe Wu und Wu', und ein Signalverlauf (c) zeigt einen Einspritzungssignalverlauf Wb. Auf den Summensignalverlauf Wa kann als ein Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Bezug genommen sein. Auf den Hintergrundsignalverlauf Wu und Wu' kann als ein Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Bezug genommen sein. Der Summensignalverlauf Wa ist ein Drucksignalverlauf, der durch einen Kraftstoffdrucksensor, der für einen Zylinder, zu dem eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, vorgesehen ist, erfasst wird. Der Summensignalverlauf Wa weist nicht nur Komponenten, die durch Einflüsse einer Einspritzung verursacht werden, sondern ferner Komponenten, die durch andere Einflüsse als die Einspritzung verursacht werden, auf. Die anderen Einflüsse können die folgenden Beispiele aufweisen. Der Summensignalverlauf Wa kann beispielsweise einen Betrieb der Kraftstoffpumpe 41 widerspiegeln. Das System kann die Kraftstoffpumpe 41 aufweisen, die den Kraftstoff in dem Kraftstofftank 40 unter Druck setzt und zu der gemeinsamen Druckleitung 42 speist und unter Verwendung einer Einrichtung, wie z. B. einer Tauchkolbenpumpe, intermittierend den Kraftstoff unter Druck setzt. In diesem Fall kann, wenn ein Pumpen während einer Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird, der Summensignalverlauf Wa in dem Pumpzeitraum einen höheren Druck zeigen. Der Summensignalverlauf Wa weist mit anderen Worten mindestens eine Komponente, die dem Einspritzungssignalverlauf Wb, der eine Druckänderung, die ausschließlich durch eine Einspritzung verursacht wird, zeigt, entspricht, und eine Komponente, die dem Hintergrundsignalverlauf Wu, der eine Druckerhöhung, die durch einen Pumpbetrieb der Kraftstoffpumpe 41 verursacht wird, zeigt, entspricht, auf.
Wenn der Pumpbetrieb während einer Einspritzung nicht durchgeführt wird, fallt der Kraftstoffdruck in dem Einspritzungssystem in einer Menge eines eingespritzten Kraftstoffs in einem Zeitraum unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung ab. Der Summensignalverlauf Wa in einem Einspritzungszeitraum zeigt daher einen Signalverlauf, der während des Einspritzungszeitraums relativ niedrig ist. Der Summensignalverlauf Wa weist mit anderen Worten eine Komponente, die dem Einspritzungssignalverlauf Wb, der eine Druckänderung, die ausschließlich durch eine Einspritzung verursacht wird, zeigt, entspricht, und eine Komponente, die einem Hintergrundsignalverlauf Wu', der einen Druckabfall, der durch keinen Pumpbetrieb der Kraftstoffpumpe verursacht wird, zeigt, entspricht, auf.
Der Hintergrundsignalverlauf Wu und der Hintergrundsignalverlauf Wu' können während eines Zeitraums, während dessen keine Einspritzung durchgeführt wird, beobachtet und erfasst werden. Der Hintergrundsignalverlauf Wu und der Hintergrundsignalverlauf Wu' können mit anderen Worten durch den Drucksensor, der an einem Zylinder, für den keine Einspritzung durchgeführt wird, angeordnet ist, erfasst werden. Die Hintergrundsignalverläufe Wu und Wu' zeigen in der gemeinsamen Druckleitung eine Druckänderung, das heißt eine Druckänderung des ganzen Systems. Es ist daher möglich, den Einspritzungssignalverlauf durch Subtrahieren des Hintergrundsignalverlaufs Wu (Wu') von dem Summensignalverlauf Wa zu berechnen. Auf eine solche Verarbeitung kann als eine Hintergrundlöschungsverarbeitung Bezug genommen sein. Der Hintergrundsignalverlauf Wu (Wu') wird durch den Drucksensor 22 für den Nicht-Einspritzungs-Zylinder erfasst. Der Summensignalverlauf Wa wird durch den Drucksensor 22 für den Einspritzungs-Zylinder erfasst. Die Vorrichtung extrahiert daher eine Abzweigungssignalverlaufskomponente aus dem Drucksignalverlauf, der durch Subtrahieren des Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlaufs Wu (Wu') von dem Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Wa erhalten wird. Der Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Wu (Wu') wird durch den zweiten Kraftstoffdrucksensor erfasst, wenn der erste Injektor Kraftstoff einspritzt. Der Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Wa wird durch den ersten Kraftstoffdrucksensor erfasst, wenn der erste Injektor Kraftstoff einspritzt. Der Signalverlauf eines Kraftstoffdrucks, der in 2 gezeigt ist, ist der Einspritzungssignalverlauf Wb.
In einem Fall, dass eine Mehrstufeneinspritzung durchgeführt wird, verursacht eine Vorderstufeneinspritzung Pulsationen nach der Vorderstufeneinspritzung. In einigen Fällen werden solche Pulsationen betrachtet, um den Einspritzungssignalverlauf Wb zu berechnen. In 2 ist ein Pulsationssignalverlauf Wc, der Pulsationen, die durch eine Vorderstufeneinspritzung verursacht werden, zeigt, dem Summensignalverlauf Wa überlagert. In einem Fall, bei dem ein Intervall zwischen einer Vorderstufeneinspritzung und einer Rückstufeneinspritzung kurz ist, wird insbesondere der Summensignalverlauf Wa durch den Pulsationssignalverlauf Wc stark beeinträchtigt. Es ist daher wünschenswert, den Einspritzungssignalverlauf Wb durch Durchführen einer Stoßlöschungsverarbeitung zu berechnen. Bei der Stoßlöschungsverarbeitung wird der Pulsationssignalverlauf Wc von dem Summensignalverlauf Wa subtrahiert. Wenn sowohl die Hintergrundlöschungsverarbeitung als auch die Stoßlöschungsverarbeitung durchgeführt werden, werden sowohl der Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf Wu (Wu') als auch der Pulsationssignalverlauf Wc von dem Summensignalverlauf Wa subtrahiert.
Bezug nehmend auf 5 ist die Kraftstoffzustands-Schätzungsvorrichtung 50 im Detail erläutert. Die Schätzungsvorrichtung 50 ist durch die ECU 30 vorgesehen und ist durch verschiedene Komponenten, wie z. B. Eingangsverarbeitungsschaltungen, Ausgangsverarbeitungsschaltungen und einen Mikrocomputer etc., vorgesehen. 5 zeigt ein Funktionsblockdiagramm der Schätzungsvorrichtung 50.
Die Schätzungsvorrichtung 50 gewinnt einen Drucksignalverlauf P0 eines Kraftstoffs, der durch den Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst wird, und gibt denselben ein. Die ECU 30 funktioniert als ein Drucksignalverlaufs-Gewinnungsabschnitt, um den Drucksignalverlauf P0 zu gewinnen. Es ist wünschenswert, dass der Drucksignalverlauf P0, der hier gewonnen wird, der Einspritzungssignalverlauf Wb ist, der in (c) von 4 gezeigt ist. Der Einspritzungssignalverlauf Wb wird durch Durchführen der Hintergrundlöschungsverarbeitung und der Stoßlöschungsverarbeitung erhalten. Die Hintergrundlöschungsverarbeitung kann durch Subtrahieren des Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlaufs Wu von dem Summensignalverlauf Wa durchgeführt werden. Die Stoßlöschungsverarbeitung kann durch Subtrahieren des Pulsationssignalverlaufs Wc von dem Summensignalverlauf Wa durchgeführt werden. Es ist zusätzlich wünschenswerter, dass die ECU 30 einen Teil des Drucksignalverlaufs P0 in einem vorbestimmten Zeitraum gewinnt. Der vorbestimmte Zeitraum entspricht einem Zeitraum unmittelbar nach einem Vollenden einer Druckerhöhung ansprechend auf ein Beenden einer Kraftstoffeinspritzung. Der vorbestimmte Zeitraum entspricht mit anderen Worten einem Zeitraum nach dem Wendepunkt P5. Es ist beispielsweise möglich, den Pulsationssignalverlauf Wc, der in (c) von 2 gezeigt ist und bei der Stoßlöschungsverarbeitung verwendet ist, als den Drucksignalverlauf P0 zu verwenden.
6 zeigt ein Modell von Kanälen von dem Auslass 42a der gemeinsamen Druckleitung 42 zu dem Düsenloch 11b des Injektors 10. Die Kanäle weisen den Hauptkanal 11a, 42b und den Abzweigungskanal 15 auf. Der Hauptkanal ist durch den Hochdruckkanal 11a, der mit dem Injektor 10 gebildet ist, und einen Kanal, der in dem Hochdruckrohr 42b, das den Injektor 10 und den Druckakkumulationsbehälter 42 verbindet, definiert ist, vorgesehen. Der Durchmesser des Kanals in dem Hochdruckrohr 42b ist größer als der Durchmesser des Hochdruckkanals 11a.
Unter den Kanälen in 1 sind das Düsenloch 11b, die Abzweigungsöffnung 15a und der Auslass 42a Abschnitte, durch die eine Druckwelle nicht ohne Weiteres gehen kann. Eine Druckwelle erfahrt an diesen Abschnitten eine Reflexion. Die Hauptsignalverlaufskomponente WL wird daher ein Signalverlauf, der mit einem Schwingungszyklus ZyklusL, d. h. ZyklusL = 1/Frequenz FL, schwingt und vibriert, der von einer Struktur des Hauptkanals, wie z. B. einer Kanallänge LL des Hauptkanals, und einem Kanalvolumen des Hauptkanals abhängt. Die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS wird ein Signalverlauf, der mit einem Schwingungszyklus ZyklusS, d. h. ZyklusS = 1/Frequenz FS, der von einer Struktur des Abzweigungskanals 15, wie z. B. einer Kanallänge LS des Abzweigungskanals, und einem Kanalvolumen des Abzweigungskanals abhängt, schwingt und vibriert. Die Frequenz FL variiert ansprechend auf ein Ändern von mindestens entweder einer Kraftstofftemperatur oder einer Kraftstoffeigenschaft darin. Die Frequenz FS variiert ansprechend auf ein Ändern von mindestens entweder einer Kraftstofftemperatur oder einer Kraftstoffeigenschaft darin.
Die Druckwelle kann zusätzlich an Abschnitten, wie z. B. einer Verbindung zwischen dem Hochdruckrohr 42b und dem Injektor 10, außer dem Düsenloch 11b, der Abzweigungsöffnung 15a und dem Auslass 42a Reflexionen erzeugen. Verschiedene andere Signalverlaufskomponenten als die Hauptsignalverlaufskomponente WL und die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS werden in dem Kanal erzeugt. Die Hauptsignalverlaufskomponente WL und die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS können als Hauptsignalverlaufskomponenten betrachtet werden.
Durch die Abzweigungsöffnung 15a wird eine Vibrationskraft von der Hauptsignalverlaufskomponente WL an den Kraftstoff in dem Abzweigungskanal 15, der als ein Sackgassenkanal hergestellt ist, angelegt. Als ein Resultat schwingt der Kraftstoff in dem Abzweigungskanal 15 und vibriert in einem Signalverlauf, in dem die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und die Hauptsignalverlaufskomponente WL überlagert sind. Der gewonnene Drucksignalverlauf P0 wird daher sowohl die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS als auch die Hauptsignalverlaufskomponente WL enthalten.
Zu 5 zurückkehrend hat die Schätzungsvorrichtung 50 ein Tiefpassfilter 51 und ein Bandpassfilter 52. Das Tiefpassfilter 51 liefert einen Hauptextraktionsabschnitt, der die Hauptsignalverlaufskomponente WL aus dem gewonnen Drucksignalverlauf P0 extrahiert. Das Bandpassfilter 52 liefert einen Abzweigungsextraktionsabschnitt, der die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS aus dem gewonnen Drucksignalverlauf P0 extrahiert. Die Filter 51 und 52 sind digitale Filter. Die Filter 51 und 52 extrahieren die Komponenten WL und WS aus dem digitalen Signal, das aus dem Drucksignalverlauf P0 gewandelt wird.
8 zeigt ein Beispiel einer Frequenzverteilung einer Druckstärke PRS in dem Kraftstoffdrucksignalverlauf P0. Eine Skala auf der horizontalen Achse zeigt eine Frequenz „f”. Eine Spitze PKL, die aus der Hauptsignalverlaufskomponente WL resultiert, kann in einem Frequenzband beobachtet werden, das nicht größer als ein Symbol F1 ist. Eine Mehrzahl von Spitzen PKS, die aus der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS resultieren, kann in einem Frequenzband, das zwischen Symbolen F2 und F3 definiert ist, beobachtet werden. Eine Filterfrequenz des Tiefpassfilters 51 kann daher auf eine Frequenz F1, z. B. 1.000 Hz, eingestellt sein, die durch experimentelle Arbeiten erhalten werden kann. Ein Filterfrequenzband des Bandpassfilters 52 kann auf ein Frequenzband zwischen F2 und F3, z. B. 6.000 Hz–7.500 Hz, das durch die experimentellen Arbeiten erhalten werden kann, eingestellt sein.
Die Frequenz der Hauptsignalverlaufskomponente WL wird als eine Grundfrequenz von Vibrationen, die in dem Hauptkanal erzeugt werden, betrachtet. Es kann mehrere Komponenten von Wellen höherer Ordnung geben. In 8 sind Spitzen PK1 und PK2 durch Wellen höherer Ordnung verursacht.
Zurückkehrend zu 5 hat die Schätzungsvorrichtung 50 einen Hauptgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 51a, um basierend auf der Hauptsignalverlaufskomponente WL, die durch die vorhergehende Verarbeitung extrahiert wird, eine Hauptgeschwindigkeit CL zu berechnen. Die Hauptgeschwindigkeit CL ist eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet. Die Schätzungsvorrichtung 50 berechnet beispielsweise einen Schwingungszyklus ZyklusL der extrahierten Hauptkanalkomponente WL und berechnet unter Verwendung eines Ausdrucks FL = 1/ZyklusL eine Frequenz FL aus dem Schwingungszyklus ZyklusL. Die Schätzungsvorrichtung 50 berechnet dann durch Multiplizieren der Frequenz FL mit einem vorbestimmten Koeffizienten KL die Hauptgeschwindigkeit CL. Der Koeffizient KL kann basierend auf der Struktur des Hauptkanals 11a und 42b, wie z. B. der Hauptkanallänge LL und einem Volumen desselben, bestimmt werden.
Die Schätzungsvorrichtung 50 hat einen Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 52a, um basierend auf der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS, die durch die vorhergehende Verarbeitung extrahiert wird, eine Abzweigungsgeschwindigkeit CS zu berechnen. Die Abzweigungsgeschwindigkeit CS ist eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet. Die Schätzungsvorrichtung 50 berechnet beispielsweise einen Schwingungszyklus ZyklusS der extrahierten Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und berechnet durch Verwenden eines Ausdrucks FS = 1/ZyklusS eine Frequenz FS aus dem Schwingungszyklus ZyklusS. Die Schätzungsvorrichtung 50 berechnet dann durch Multiplizieren der Frequenz FS mit einem vorbestimmten Koeffizienten KS die Abzweigungsgeschwindigkeit CS. Der Koeffizient KS kann basierend auf der Struktur des Abzweigungskanals 15, wie z. B. der Abzweigungskanallänge LS und einem Volumen desselben, bestimmt werden.
Die Schätzungsvorrichtung 50 hat einen Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitt 53, der basierend auf dem gewonnenen Drucksignalverlauf P0 einen Durchschnittsdruck P0ave berechnet. Der Durchschnittsdruck P0ave kann beispielsweise durch einen Durchschnittswert einer Mehrzahl von Abtastwerten eines Drucks, die den Drucksignalverlauf P0 definieren, erhalten werden.
Der Stromabwärtsseitenkörper, der in den Zylinderkopf E1 eingeführt ist, nimmt von der Maschine, wie z. B. dem Zylinderkopf E1 und der Verbrennungskammer, eine Wärme auf und erhält eine hohe Temperatur. Im Gegensatz dazu kann der Stromaufwärtsseitenkörper, der sich auf einer Außenseite des Zylinderkopfes E1 befindet und den Abzweigungskanal 15 definiert, verglichen mit dem Stromabwärtsseitenkörper kühl gehalten werden. Der Kraftstoff in dem Abzweigungskanal 15 ist daher kühler als der Kraftstoff in dem Kanal in dem Stromabwärtsseitenkörper. Da zusätzlich der Abzweigungskanal 15 in einer Sackgassenform gebildet ist, kann lediglich eine kleine Quantität eines Kraftstoffs von dem Hochdruckkanal 11a in den Abzweigungskanal 15 eintreten. Der Kraftstoff in dem Abzweigungskanal und der Kraftstoff in dem Hochdruckkanal können daher einen großen Unterschied in der Temperatur erhalten. Auf eine Kraftstofftemperatur in dem Hauptkanal 11a ist als eine Haupttemperatur TL Bezug genommen. Auf eine Kraftstofftemperatur in dem Abzweigungskanal 15 ist als eine Abzweigungstemperatur TS Bezug genommen.
9a und 9B sind Beispiele einer Frequenzverteilung einer Stärke, d. h. eines Drucks, die den Abzweigungssignalverlaufskomponenten WS bzw. Hauptsignalverlaufskomponenten WL, die durch die Filter 51 und 52 extrahiert werden, entsprechen. Durchgezogene Linien in 8 und 9A und 9B zeigen Resultate von experimentellen Arbeiten, die durchgeführt werden, während ein großer Unterschied zwischen den Temperaturen TL und TS angenommen wird. Bei den experimentellen Arbeiten wird die Abzweigungstemperatur TS, z. B. 70 Grad Celsius, höher als die Haupttemperatur TL, z. B. 30 Grad Celsius, gehalten. Gestrichelte Linien in 8 und 9A und 9B zeigen ein Resultat von experimentellen Arbeiten, bei denen die Abzweigungstemperatur TS und die Haupttemperatur TL auf den gleichen Graden, z. B. 30 Grad Celsius gehalten sind.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, ändert sich ein Frequenzband einer Spitze PKL, das aus der Hauptsignalverlaufskomponente WL resultiert, nicht, wenn die Haupttemperatur TL von 30 Grad Celsius auf 70 Grad Celsius erhöht wird, obwohl sich ein Frequenzband einer Spitze PKS, das aus der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS resultiert, ändert.
10A und 10B unterstützen die vorhergehende Ansicht. 10A und 10B zeigen Resultate von experimentellen Arbeiten, bei denen die Abzweigungstemperatur TS von einer Standardtemperatur von 70 Grad Celsius variiert wird, während die Haupttemperatur TL auf einer konstanten Temperatur von 30 Grad Celsius beibehalten wird. In 10A und 10B zeigen Skalen auf der horizontalen Achse eine Temperaturabweichung DT von der Standardtemperatur der Abzweigungstemperatur TS. Skalen auf der vertikalen Achse zeigen eine Frequenzabweichungsrate FDR von Spitzen, die in dem Bereich von 6.000 Hz und 7.000 Hz in 8 erscheinen. Die Frequenzabweichungsrate FDR wird basierend auf einer Frequenz einer Spitze, die in dem Bereich erscheint, wenn die Abzweigungstemperatur TS bei der Standardtemperatur von 70 Grad Celsius ist, berechnet. Gemäß den Zeichnungen kann bestätigt werden, dass, wenn sich die Haupttemperatur TL ändert, sich die Frequenz der Spitze PKS, die aus der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS resultiert, verschiebt, sich jedoch das Frequenzband der Spitze PKL, die aus der Hauptsignalverlaufskomponente WL resultiert, nicht verschiebt.
Es ist zusätzlich wünschenswert, das Filterfrequenzband des Bandpassfilters 52 basierend auf Resultaten von vorausgehenden experimentellen Arbeiten von 10 einzurichten, sodass die Frequenzbänder F2–F3 einen Frequenzbereich abdecken, in dem eine Frequenz der Spitze PKS ansprechend auf die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS verschoben sein kann.
Zurückkehrend zu 5 hat die Schätzungsvorrichtung 50 einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54, der eine Kraftstoffeigenschaft berechnet und schätzt. Der Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 berechnet durch Verwenden der in 11 gezeigten Abbildung basierend auf der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, dem Durchschnittsdruck P0ave und der Abzweigungstemperatur TS, die ein erfasster Wert des Kraftstofftemperatursensors 23 ist, die Kraftstoffeigenschaft.
Durchgezogene Linien in 11 zeigen charakteristische Linien, die Beziehungen zwischen dem Durchschnittsdruck P0ave und der Abzweigungsgeschwindigkeit CS zeigen. Jede charakteristische Linie spiegelt eine Kraftstoffeigenschaft und eine Kraftstofftemperatur wider. In 11 ist eine Mehrzahl von charakteristischen Linien, die einen Unterschied unter Kraftstoffeigenschaften zeigen, dargestellt. Jene charakteristischen Linien sind für einige darstellende Kraftstofftemperaturen, wie z. B. TS1, TS2, TS3 und TS4, vorbereitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel liefern charakteristische Linien auf jeder Temperatur eine Abbildung zum Identifizieren einer Kraftstoffeigenschaft.
Der Eigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 wählt basierend auf der erfassten Temperatur TS von dem Temperatursensor 23 eine Abbildung aus den Abbildungen aus. Der Eigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 berechnet dann einen Kreuzungspunkt SP der Abzweigungsgeschwindigkeit CS und des Durchschnittsdrucks P0ave in der ausgewählten Abbildung und wählt eine charakteristische Linie aus, die von den charakteristischen Linien am nächsten zu dem Kreuzungspunkt SP ist. Die ausgewählte charakteristische Linie zeigt eine Art eines Kraftstoffs, d. h. die Kraftstoffeigenschaft, die tatsächlich bei dem System verwendet ist. Der Eigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 kann daher basierend auf der ausgewählten charakteristischen Linie die Kraftstoffeigenschaft identifizieren.
Der Kompressionsmodul E und die Dichte ρ (Rho) eines Kraftstoffs können durch eine Art eines Kraftstoffs identifiziert sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Verhältnis E/ρ (E/Rho) als ein Wert zum quantitativen Ausdrücken einer Kraftstoffeigenschaft verwendet.
Zurückkehrend zu 5 hat die Schätzungsvorrichtung 50 einen Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55, um die Haupttemperatur TL zu berechnen und zu schätzen. Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 schätzt basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, der Hauptgeschwindigkeit CL und dem Durchschnittsdruck P0ave die Hauptkraftstofftemperatur TL in dem Hauptkanal. Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 berechnet im Detail durch Verwenden von Abbildungen, die in 12 gezeigt sind, basierend auf der Hauptgeschwindigkeit CL und dem Durchschnittsdruck P0ave und einer Kraftstoffeigenschaft E/ρ, die durch den Eigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 bestimmt wird, die Haupttemperatur TL.
Durchgezogene Linien in 12 zeigen charakteristische Linien, die Beziehungen zwischen der Haupttemperatur TL und der Hauptgeschwindigkeit CL zeigen. Jede charakteristische Linie spiegelt den Durchschnittsdruck P0ave und die Kraftstoffeigenschaft E/ρ wider. In 12 sind eine Mehrzahl von charakteristischen Linien, die einen Unterschied zwischen Kraftstoffeigenschaften zeigen, dargestellt. Jene charakteristischen Linien sind für einige darstellende Arten eines Kraftstoffs, wie z. B. „A”, „B”, „C” und „D”, vorbereitet. Charakteristische Linien verschieben sich nach oben, sowie sich der Druck erhöht.
Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 wählt basierend auf der Kraftstoffeigenschaft E/ρ. die durch die vorhergehende Verarbeitung identifiziert wird, eine Abbildung aus den Abbildungen aus. Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 wählt eine charakteristische Linie, die dem Durchschnittsdruck P0ave entspricht, aus den charakteristischen Linien, die in der ausgewählten Abbildung gespeichert sind, aus. Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 bestimmt eine Temperatur, die der Hauptgeschwindigkeit CL auf der ausgewählten charakteristischen Linie entspricht, als die Haupttemperatur TL.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, hat die Schätzungsvorrichtung 50 einen Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt, der durch die Abschnitte 54 und 55 vorgesehen ist. Der Abschnitt schätzt die Kraftstoffeigenschaft E/ρ und die Hauptkraftstofftemperatur TL als den Kraftstoffzustand. Der Abschnitt führt basierend auf dem Drucksignalverlauf P0 die schätzende Berechnung durch. Die Abschnitte führen im Detail basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, der Hauptgeschwindigkeit CL und dem Durchschnittsdruck P0ave die schätzende Berechnung durch. Der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt schätzt basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, der Hauptgeschwindigkeit CL und dem Durchschnittsdruck P0ave die Hauptkraftstofftemperatur TL. Der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt weist einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54, der basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS und dem Durchschnittsdruck P0ave eine Kraftstoffeigenschaft E/ρ schätzt, und einen Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55, der basierend auf der Kraftstoffeigenschaft E/ρ, die durch den Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, der Hauptgeschwindigkeit CL und dem Durchschnittsdruck P0ave die Hauptkraftstofftemperatur TL schätzt, auf. Der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt kann basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS und dem Durchschnittsdruck P0ave lediglich die Kraftstoffeigenschaft E/ρ schätzen.
13 ist ein Flussdiagramm, das durch einen Mikrocomputer in der ECU 30 ausgeführt wird und eine schätzende Prozedur einer Kraftstoffeigenschaft zeigt. Die Verarbeitung wird in einem vorbestimmten Intervall wiederholt durchgeführt.
Bei einem Schritt S10 wird die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS von dem Bandpassfilter 52 gewonnen. Bei einem Schritt S11 wird eine Verarbeitung des Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitts 52a ausgeführt. Das heißt die Abzweigungsgeschwindigkeit CS wird aus der gewonnenen Abzweigungssignalverlaufskomponente WS gewonnen. Bei einem Schritt S12 wird eine Verarbeitung des Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitts 53 ausgeführt. Das heißt der Durchschnittsdruck P0ave wird aus dem Drucksignalverlauf P0 berechnet. Bei einem Schritt S13 wird die Abzweigungstemperatur TS aus einem Wert, der durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, gewonnen. Bei einem Schritt S14 wird eine Verarbeitung des Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitts 54 ausgeführt. Das heißt die Kraftstoffeigenschaft E/ρ wird basierend auf der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, dem Durchschnittsdruck P0ave und der Abzweigungstemperatur TS berechnet.
14 ist ein Flussdiagramm, das durch den Mikrocomputer in der ECU 30 ausgeführt wird und eine schätzende Prozedur für die Haupttemperatur TS zeigt. Die Verarbeitung wird mit einem vorbestimmten Intervall wiederholt durchgeführt.
Bei einem Schritt S20 wird zuerst die Hauptsignalverlaufskomponente WL von dem Tiefpassfilter 51 gewonnen. Bei einem Schritt S21 wird eine Verarbeitung des Hauptgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitts 51a ausgeführt. Das heißt die Hauptgeschwindigkeit CL wird aus der gewonnen Hauptsignalverlaufskomponente WL berechnet. Bei einem Schritt S22 wird eine Verarbeitung des Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitts 53 ausgeführt. Das heißt der Durchschnittsdruck P0ave wird aus dem Drucksignalverlauf P0 berechnet. Bei einem Schritt S23 wird die Kraftstoffeigenschaft E/ρ, die durch eine Verarbeitung von 13 erhalten wird, gewonnen. Bei einem Schritt S24 wird die Verarbeitung des Haupttemperatur-Schätzungsabschnitts 55 ausgeführt. Das heißt die Haupttemperatur TL wird basierend auf der Hauptgeschwindigkeit CL, dem Durchschnittsdruck P0ave und der Kraftstoffeigenschaft E/ρ berechnet.
Die ECU 30 korrigiert dann basierend auf der Kraftstoffeigenschaft E/ρ und der Haupttemperatur TL, die durch die Schätzungsvorrichtung 50 geschätzt werden, die Variablen, wie z. B. Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ, und die ECU 30 berechnet dann basierend auf den Variablen und dem Einspritzungssignalverlauf Wb den Einspritzungsratenparameter. Es ist daher möglich, den Einspritzungsratenparameter selbst dann korrekt zu berechnen, wenn ein Kraftstoff, der eine zu einer erwarteten Kraftstoffeigenschaft unterschiedliche Kraftstoffeigenschaft hat, verwendet ist. Es ist möglich, den Einspritzungsratenparameter selbst dann genau zu berechnen, wenn sich die Haupttemperatur TL von einer Temperatur, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, unterscheidet. Als ein Resultat ist es möglich, den Einspritzungsratenparameter genau zu berechnen und den Injektor 10 zu steuern, um eine gewünschte Einspritzung zu erreichen.
Die Kraftstoffeigenschaft E/ρ und die Haupttemperatur TL werden zusätzlich basierend auf Signalen, die durch den Kraftstoffdrucksensor 22 und den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst werden, geschätzt. Die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und die Hauptsignalverlaufskomponente WL werden im Detail aus dem Drucksignalverlauf P0, der aus dem Signal, das durch den Kraftstoffdrucksensor 22 erfasst wird, gewonnen wird, extrahiert. Die Abzweigungsgeschwindigkeit CS und die Hauptgeschwindigkeit CL werden aus diesen Signalverlaufskomponenten WS und WL berechnet. Die Kraftstoffeigenschaft E/ρ und die Haupttemperatur TL werden dann basierend auf den Geschwindigkeiten CS und CL, der Abzweigungstemperatur TS, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, und dem Durchschnittsdruck P0ave des Drucksignalverlaufs P0 geschätzt. Die Variablen, wie z. B. die Kraftstoffeigenschaft E/ρ und die Haupttemperatur TL, die zum Korrigieren der Korrelationsvariablen Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ zu verwenden sind, können daher ohne zusätzliche Sensoren gewonnen werden. Es ist möglich, die Zahl der Sensoren und den Aufwand zu reduzieren.
Ein Drucksignalverlauf in einem Zeitraum unmittelbar nach dem Zeitpunkt P5, zu dem ansprechend auf ein Beenden einer Kraftstoffeinspritzung eine Druckerhöhung vollendet ist, ist zusätzlich als der Drucksignalverlauf P0, der für eine Extraktion der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und der Hauptsignalverlaufskomponente WL verwendet ist, verwendet. Es ist daher möglich, die Hauptgeschwindigkeit CL und die Abzweigungsgeschwindigkeit CS genau zu berechnen.
Ein Drucksignalverlauf, der durch die Hintergrundlöschungsverarbeitung und/oder die Stoßlöschungsverarbeitung verarbeitet wird, ist zusätzlich als der Drucksignalverlauf P0 verwendet, der für eine Extraktion der Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und der Hauptsignalverlaufskomponente WL verwendet ist. Es ist daher möglich, die Hauptgeschwindigkeit CL und die Abzweigungsgeschwindigkeit CS genau zu berechnen.
(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Bei der Schätzungsvorrichtung 50 bei dem ersten Ausführungsbeispiel berechnet der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 durch Verwenden der Kraftstoffeigenschaft E/ρ, die durch den Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 berechnet wird, die Haupttemperatur TL. 15 ist ein Blockdiagramm, das eine Kraftstoffzustands-Schätzungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Kraftstoffzustands-Schätzungsvorrichtung 50A nicht den Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54.
In dem Fall der Schätzungsvorrichtung 50 in 5 berechnet der Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 basierend auf den Parametern CS, P0ave und TS die Kraftstoffeigenschaft E/ρ. Der Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 55 berechnet basierend auf den Parameter CL, P0ave und E/ρ die Haupttemperatur TL. Dies bedeutet, dass die Haupttemperatur TL basierend auf den Parametern CS, P0ave, CS und CL berechnet werden kann.
Bei dem Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt 56 bei der Schätzungsvorrichtung 50A in 15 wird die Haupttemperatur TL basierend auf der Hauptgeschwindigkeit CL, die durch den Hauptgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 51a berechnet wird, der Abzweigungsgeschwindigkeit CS, die durch den Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 52a berechnet wird, dem Durchschnittsdruck P0ave, der durch den Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitt 53 berechnet wird, und der Abzweigungstemperatur TS, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, berechnet.
Die Variablen E/ρ und TL werden zusätzlich bei dem ersten Ausführungsbeispiel unter Verwendung der in 11 und 12 gezeigten Abbildung berechnet. Eine Gleichung zum Berechnen der Variablen TL basierend auf den Parametern CS, P0ave, TS und CL kann alternativ in einer Speichervorrichtung des Mikrocomputers in der ECU 30 gespeichert sein. In diesem Fall kann die ECU 30 durch Einsetzen der Parameter CS, P0ave, TS und CL in die gespeicherte Gleichung die Variable TL berechnen. Eine Abbildung, die die Variable TL und die Parameter CS, P0ave, TS, CL und TL zuordnet oder verkettet, kann ferner alternativ in der Speichervorrichtung gespeichert sein. Die ECU 30 kann unter Verwendung der Abbildung die Variable CL bestimmen.
Die ECU 30 kann dann basierend auf der berechneten Haupttemperatur TL die Korrelationsvariablen Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ korrigieren. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann dann das System einen zweckgebundenen Sensor zum Erfassen der Kraftstoffeigenschaft aufweisen. In diesem Fall kann die ECU 30 basierend auf der Kraftstoffeigenschaft, die durch den Sensor erfasst wird, die Korrelationsvariablen Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ korrigieren. Die Korrektur basierend auf der Kraftstoffeigenschaft kann zusätzlich eliminiert sein, wenn es möglich ist, anzunehmen, dass es fast keine Möglichkeit gibt, mit einem anderen Kraftstoff zu betanken, der eine Kraftstoffeigenschaft hat, die sich stark von einer erwarteten Kraftstoffeigenschaft unterscheidet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es, da die Schätzungsvorrichtung 50A die Haupttemperatur TL schätzen kann, während der Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt 54 eliminiert ist, möglich, eine Verarbeitungslast zu reduzieren.
(DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
16A bis 16D sind Diagramme, die verschiedene Kanalanordnungen in Injektoren zeigen. 16A zeigt ein vereinfachtes Modell des in 1 gezeigten Injektors 10. Die Schätzungsvorrichtung 50, 50A, die im Vorhergehenden beschrieben ist, kann mit den Injektoren 10B, 10C und 10D, die in 16B, 16C und 16D gezeigt sind, kombiniert sein. Die Injektoren 10B, 10C und 10D sind im Folgenden konzentrierend auf den Unterschied zu dem Injektor 10 erläutert.
In 16A ist der Hochdruckkanal 11a durch einen ersten Kanal 11a1 und einen zweiten Kanal 11a2 gebildet. Der erste Kanal 11a1 hat eine Form, die sich in einer axialen Richtung des Körpers 11, der in einer Säulenform gebildet ist, erstreckt. Der zweite Kanal 11a2 hat eine Form, die sich schief zu dem ersten Kanal 11a1 erstreckt und denselben kreuzt. Der Abzweigungskanal 15 hat eine Form, die von dem ersten Kanal 11a1 abgezweigt ist und verlängert ist.
16B, 16C und 16D zeigen eine modifizierte Anordnung des zweiten Kanals 11a2 und des Abzweigungskanals 15. Bei den Injektoren 10B und 10C, die in 16B und 16C gezeigt sind, erstreckt sich der zweite Kanal 11a2 senkrecht zu dem ersten Kanal 11a1. Die Abzweigungskanäle 15 sind von einem Verbindungsort zwischen dem ersten Kanal 11a1 und dem zweiten Kanal 11a2 abgezweigt. Bei dem Injektor 10B befindet sich der Abzweigungskanal 15 auf einer Erstreckung bzw. in einer Erweiterung des ersten Kanals 11a1. Bei dem Injektor 10C befindet sich der Abzweigungskanal 15 in einer Erweiterung des zweiten Kanals 11a2.
Bei dem Injektor 10D befindet sich ein Einlass, der mit dem Hochdruckrohr 42b zu verbinden ist, an einem oberen Ende, das ein zu dem Düsenloch gegenüberliegendes Ende ist. Ein Hochdruckkanal ist in einer Form gebildet, die sich in der axialen Richtung des Körpers 11 erstreckt. Das heißt der zweite Kanal 11a2 befindet sich in einer Erweiterung des ersten Kanals 11a1. Der Abzweigungskanal 15 ist in einer Form gebildet, die sich in einer radialen Richtung des Körpers 11 erstreckt.
Bei diesen in 16B, 16C und 16D gezeigten Varianten ist die Sensoreinheit 20 an dem Ende des Abzweigungskanals 15 angebracht. Die Schätzungsvorrichtungen 50 und 50A können mit den Injektoren 10B, 10C und 10D kombiniert sein. Die Schätzungsvorrichtungen 50 und 50A können ähnlicherweise mit einer anderen Ordnung eines Injektors, bei der mindestens die Sensoreinheit 20 an dem Abzweigungskanal 15 angebracht ist, kombiniert sein.
(ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele begrenzt, kann jedoch durch die folgende Modifikation implementiert sein. Die Teile und Komponenten bei den Ausführungsbeispielen können zusätzlich frei kombiniert sein.
Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen ist das Filterfrequenzband, das heißt ein spezifisches Frequenzband, des Bandpassfilters 52, das in 5 und 15 gezeigt ist, auf ein vorbestimmtes Band, das basierend auf dem Resultat vorausgehender experimenteller Arbeiten definiert ist, festgelegt. Das Filterfrequenzband kann alternativ gemäß mindestens entweder der Abzweigungskraftstofftemperatur TS, die durch den Kraftstofftemperatursensor 23 erfasst wird, oder dem Durchschnittsdruck P0ave variabel eingestellt sein. Eine solche variable Steuerung des Bandpassfilters kann in dem Bandpassfilter 52, das in 5 und 15 gezeigt ist, durchgeführt werden. In einem solchen Fall ist es möglich, die Extraktionsgenauigkeit zu verbessern, selbst wenn eine Frequenz der Spitzenstärke PKS ansprechend auf eine Änderung einer Temperatur oder eines Drucks verschoben ist, da die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS durch das Filterfrequenzband gemäß der Verschiebung variabel extrahiert wird.
Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen wird eine in 13 und 14 gezeigte schätzende Verarbeitung zyklisch in einem vorbestimmten Intervall durchgeführt, wenn die Maschine in Betrieb ist. Die schätzende Verarbeitung kann alternativ durch Verwenden eines Drucksignalverlaufs P0, der gewonnen wird, wenn ein Betriebsstatus der internen Verbrennungsmaschine in einem vorbestimmten Betriebsstatus, z. B. in einem Leerlaufbetrieb oder einem stetigen Betrieb, ist, durchgeführt werden. In einem solchen Fall wird der Drucksignalverlauf P0 gewonnen, wenn die Maschine in einer spezifischen Bedingung gehalten ist, z. B. eine Temperatur und ein Druck bei einem voraussichtlichen Wert gehalten sein können, wobei es daher möglich ist, das Filterfrequenzband auf ein Band, das den voraussichtlichen Werten entspricht, anzupassen. Daher ist es möglich, eine Extraktionsgenauigkeit der Abzweigungskomponente WS zu verbessern, während ein variables Einstellen des Filterfrequenzbands eliminiert wird.
Obwohl sich die Kraftstofftemperatur während eines Maschinenbetriebszeitraums wesentlich ändert, ändert sich die Kraftstoffeigenschaft nicht so häufig. Die Kraftstoffeigenschaft kann sich ändern, wenn ein neuer Kraftstoff in einen Tank getankt wird. Es ist daher möglich, durch Einstellen eines Betriebszyklus einer Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsverarbeitung durch 13 auf langer als ein Betriebszyklus einer Temperaturschätzungsverarbeitung durch 14 eine Belastung für eine Verarbeitung zu reduzieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel hat der Injektor 10 die Sensoreinheit 20, die sich außerhalb des Zylinderkopfes befindet, wie in 1 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung ist es, da sich die Temperaturen TS und TL stark unterscheiden können, daher möglich, einen bedeutsamen Vorteil zu liefern, indem die Werte Cα, Cβ, Cα1, Cβ2 und Cγ basierend auf der Temperatur TL korrigiert werden. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch auf einen Injektor 10 angewendet sein, der eine Sensoreinheit hat, die sich innerhalb des Zylinderkopfes befindet.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Abzweigungskanal 15 in dem Stromaufwärtsseitenabschnitt des Körpers 11. Der Abzweigungskanal 15 kann sich jedoch in dem Stromabwärtsseitenabschnitt des Körpers 11 befinden.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl der Kraftstoffdrucksensor 22 als auch der Kraftstofftemperatursensor 23 einheitlich gebildet und an einem gemeinsamen Glied, das heißt dem Fuß 21, befestigt. Der Kraftstofftemperatursensor 23 kann an einer anderen Stelle als dem Fuß 21 angeordnet sein.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden die Abzweigungssignalverlaufskomponente WS und die Hauptsignalverlaufskomponente WL aus dem Einspritzungssignalverlauf Wb extrahiert. Mindestens eine der Komponenten WS und WL kann alternativ aus dem Summensignalverlauf Wa, das heißt dem Einspritz-Zylinder-Signalverlauf Wa, extrahiert werden.
Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen wird die Extraktion in einem Teil des Drucksignalverlaufs, der einem Zeitraum unmittelbar nach einem Vollenden einer Druckerhöhung ansprechend auf ein Beenden einer Kraftstoffeinspritzung entspricht, durchgeführt. Die Extraktion kann alternativ an einem Drucksignalverlauf in einem Zeitraum genau vor einem Zeitpunkt P1, zu dem ein Druckabfallen ansprechend auf ein Beginnen einer Kraftstoffeinspritzung beginnt, durchgeführt werden.
Bei dem im Vorhergehenden erwähnten in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 20 an dem Injektor 10 angebracht. Es ist alternativ möglich, eine Struktur zu nutzen, bei der eine Sensoreinheit an einem Verzweigungsrohr angebracht ist, das mit dem Hochdruckrohr 42b verbunden ist.
Bei den im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispielen sind das Tiefpassfilter 51 und das Bandpassfilter 52 digitale Filter, die aus einem Signalverlauf, der in eine digitale Form gewandelt ist, Komponenten extrahieren. Statt der Filter 51 und 52 können analoge Filter zum Extrahieren von Komponenten aus einem analogen Signal eines Signalverlaufs verwendet sein.

Claims

Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands, die auf ein Kraftstoffeinspritzungssystem angewendet wird, mit: einem Injektor (10), der für eine Verbrennung in einer internen Verbrennungsmaschine einen Kraftstoff einspritzt; einem Druckakkumulationsbehälter (42), der einen unter Druck gesetzten Kraftstoff enthält und den Injektor mit dem unter Druck gesetzten Kraftstoff versorgt; einem Kraftstoffdrucksensor (22), der konfiguriert ist, um in einem Abzweigungskanal (15), der von einem Hauptkanal (11a, 42b), der sich zwischen einem Auslass (42a) des Druckakkumulationsbehälters und einem Düsenloch (1lb) des Injektors erstreckt, abgezweigt ist, einen Kraftstoffdruck zu erfassen; und einem Kraftstofftemperatursensor (23), der konfiguriert ist, um in dem Abzweigungskanal eine Abzweigungskraftstofftemperatur (TS) zu erfassen, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Hauptextraktionsabschnitt (51), der konfiguriert ist, um eine Hauptsignalverlaufskomponente (WL) aus einem Drucksignalverlauf, der durch den Kraftstoffdrucksensor erfasst wird, zu extrahieren, wobei die Hauptsignalverlaufskomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet, verursacht ist; einen Abzweigungsextraktionsabschnitt (52), der konfiguriert ist, um eine Abzweigungssignalverlaufskomponente (WS) aus dem Drucksignalverlauf zu extrahieren, wobei die Abzweigungssignalverlaufskomponente eine Komponente in dem Drucksignalverlauf ist und durch eine Druckvibration, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet, verursacht ist; einen Abzweigungsgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (52a), der konfiguriert ist, um eine Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), die eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Abzweigungskanal ausbreitet, ist, basierend auf der Abzweigungssignalverlaufskomponente zu berechnen; einen Hauptgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (51a), der konfiguriert ist, um eine Hauptgeschwindigkeit (CL), die eine Geschwindigkeit einer Druckwelle, die sich in dem Hauptkanal ausbreitet, ist, basierend auf der Hauptsignalverlaufskomponente zu berechnen; einen Durchschnittsdruck-Berechnungsabschnitt (53), der konfiguriert ist, um einen Durchschnittsdruck (P0ave) eines Kraftstoffs, mit dem der Injektor versorgt ist, basierend auf dem Drucksignalverlauf zu berechnen; und einen Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (54, 55, 56), der konfiguriert ist, um einen Hauptkraftstoffzustand, der ein Kraftstoffzustand, der sich auf einen Kraftstoff in dem Hauptkanal bezieht, ist, basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS), der Hauptgeschwindigkeit (CL) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) zu berechnen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach Anspruch 1, bei der der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (55, 56) eine Hauptkraftstofftemperatur (TL) in dem Hauptkanal schätzt.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach Anspruch 2, bei der der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt folgende Merkmale aufweist: einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt (54), der konfiguriert ist, um basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) eine Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) zu schätzen; und einen Haupttemperatur-Schätzungsabschnitt (55), der konfiguriert ist, um basierend auf der Kraftstoffeigenschaft (E/ρ), die durch den Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt geschätzt wird, der Hauptgeschwindigkeit (CL) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) die Hauptkraftstofftemperatur (TL) zu schätzen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach Anspruch 1, bei der der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt (54) konfiguriert ist, um eine Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) zu schätzen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach Anspruch 4, bei der der Kraftstoffzustands-Schätzungsabschnitt einen Kraftstoffeigenschafts-Schätzungsabschnitt (54) aufweist, der konfiguriert ist, um basierend auf der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS), der Abzweigungsgeschwindigkeit (CS) und dem Durchschnittsdruck (P0ave) die Kraftstoffeigenschaft (E/ρ) zu schätzen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Injektor einen Stromabwärtsseitenkörper, in dem ein Teil des Hauptkanals und des Düsenlochs gebildet ist, und einen Stromaufwärtsseitenkörper, in dem der Abzweigungskanal gebildet ist, aufweist, und bei der der Stromabwärtsseitenkörper konfiguriert ist, um in einen Zylinderkopf der internen Verbrennungsmaschine eingeführt zu sein, wobei der Stromaufwärtsseitenkörper konfiguriert ist, um sich auf einer Außenseite des Zylinderkopfes zu befinden.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Abzweigungsextraktionsabschnitt konfiguriert ist, um in einem Teil des Drucksignalverlaufs, der einem Zeitraum unmittelbar nach einem Vollenden einer Druckerhöhung ansprechend auf ein Beenden einer Kraftstoffeinspritzung entspricht, eine Extraktion durchzuführen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach Anspruch 7, bei der der Abzweigungsextraktionsabschnitt konfiguriert ist, um eine Extraktion in dem Drucksignalverlauf, die durch Subtrahieren eines Nicht-Einspritzungs-Zylinder-Signalverlaufs von einem Einspritzungs-Zylinder-Signalverlauf erhalten wird, durchzuführen.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Abzweigungsextraktionsabschnitt als Bandpassfilter konfiguriert ist, das die Signalverlaufskomponente in einem spezifischen Frequenzband, das gemäß mindestens entweder der Abzweigungskraftstofftemperatur (TS) oder dem Durchschnittsdruck (P0ave) variabel ist, extrahiert.
Vorrichtung zum Schätzen eines Kraftstoffzustands nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Abzweigungsextraktionsabschnitt konfiguriert ist, um eine Extraktion in dem Drucksignalverlauf durchzuführen, wenn ein Betriebsstatus der internen Verbrennungsmaschine ein vorbestimmter Betriebsstatus ist.